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如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置,导轨间距为L,一个磁感应强度B的匀强磁场垂直穿过导轨平面向下,导轨的上端M与P间接有电容为C的电容器,金属棒开始静止.对金属

题目详情

如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置,导轨间距为L,一个磁感应强度B的匀强磁场垂直穿过导轨平面向下,导轨的上端M与P间接有电容为C的电容器,金属棒开始静止.对金属棒施加一个水平向右、大小为F的恒力作用,不计一切摩擦,一切电阻都不计,则经过时间t的过程中(  )
作业帮

A. 金属棒可能做变加速运动

B. 金属棒中的电流恒定

C. 电容器所带电荷量

CBLFt
m+B2L2C

D. 电容器储存的电场能为

(FBLt)2C
2(m+B2L2C)2

▼优质解答
答案和解析
A、经过时间△t时,金属棒速度设为v,根据动量定理可得:F△t-BIL△t=mv-0,金属棒切割磁感线产生电动势变化△E=BL△v,通过电容器的电量Q=I△t=CBLv,
所以有F△t-BL•CBLv=mv-0,解得:v=
F
m+B2L2C
•△t,又加速度定义式a=
△v
△t
,可得加速度a=
F
m+B2L2C
,为定值,故A错误;
B、对金属棒,应用牛顿第二定律有F-BIL=ma,由于加速度、拉力F恒定,所以安培力恒定,电流强度恒定,故B正确;
C、电流强度I=CBLa=
CBLF
m+B2L2C
,经过时间t流过电路横截面的电量Q=It=
CBLFt
m+B2L2C
,故C正确;
D、电容器所带的电荷量与电容器两端电压关系图象如图所示,
作业帮
图象与坐标轴围成的面积表示电容器储存的电能,所以电容器储存的电场能为E=
1
2
QU=
1
2
CU2=
1
2
C(BLv)2=
1
2
C(BLat)2=
(FBLt)2C
2(m+B2L2C)2
,故D正确;
故选:BCD.
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